裝配式主體結構體系設計方案初選

牟薈瑾

摘 要 結合某高校新校區(qū)建設的專家公寓建設項目，分析常見的兩種裝配式主體結構的優(yōu)缺點及工藝流程，結合項目實際情況，為建設項目進行方案設計。

關鍵詞 裝配式；結構體系；建筑設計方案

中圖分類號：G483 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）04-0047-02

吉林省長春市某高校異地建設新校區(qū)，投資近800萬元建設規(guī)模為3000平方米的一棟綠色節(jié)能建筑示范工程。該工程共五層住宅加一層閣樓，共六層。開展嚴寒地區(qū)建筑節(jié)能75%（國家第四階段節(jié)能目標）關鍵技術研究，還有太陽能、風能和中水等可再生能源應用研究。項目建成后可作為學校的專家公寓。

針對此示范工程項目的建筑設計方案，項目組出于對節(jié)能建筑項目的考慮，初步設想從目前新型的裝配式結構入手，選擇一個更能體現(xiàn)建筑節(jié)能意義的結構形式。為此，筆者做了相應的裝配式主體結構的初步選擇。裝配式結構是以預制構件為主要受力構件，經裝配連接而成的結構體系。根據(jù)裝配式結構的主要構件使用材料不同，目前國內已形成以裝配式混凝土結構、裝配式輕鋼結構為主，同時以木結構、輕鋼—木結構、輕鋼—鋼筋混凝土結構和輕鋼—鋼結構為補充的裝配式結構體系。本文梳理比較裝配式混凝土結構和輕鋼結構兩種結構體系。

1 裝配式混凝土結構體系

基本現(xiàn)狀 隨著裝配式鋼筋混凝土結構的發(fā)展，衍生出一個建筑工業(yè)化的概念。在20世紀90年代以前，我國曾提出并實施過建筑工業(yè)化，具體指的是預制構件在現(xiàn)場施工裝配式的建筑，但由于當時的技術水平和經濟條件等多方面原因，導致未大規(guī)模推廣。

2006年6月，原建設部頒布《國家住宅產業(yè)化基地實施大綱》，大綱中明確指出要實現(xiàn)住宅產品的標準化、系列化、規(guī)模化、產業(yè)化、模塊化和通用化發(fā)展，真正開啟了住宅產業(yè)化的實質性發(fā)展。

目前，我國已有不少房地產企業(yè)在工業(yè)化住宅方面進行了有效的探索，其中萬科于2006年在全國率先提出“工業(yè)化住宅”計劃，分別在多個城市開始了示范項目的建設。從萬科在上海建造成的“工業(yè)化住宅”來看，實現(xiàn)了能耗下降30%，用工量下降35%，建筑垃圾減少70%。

住宅工業(yè)化是住宅建筑的一種生產方式或技術手段，是運用現(xiàn)代工業(yè)手段和工業(yè)組織，利用現(xiàn)代技術手段對住宅工業(yè)化生產的各個階段的生產要素進行有效整合和集成，從而實現(xiàn)建筑的標準化，推動構件生產工廠化，住宅部、品系列化，現(xiàn)場施工裝配化，土建裝修一體化，生產經營社會化，形成有序的工廠的流水作業(yè)，提高住宅產品質量，提高建設效率，提高住宅產品壽命，降低建設成本，降低住宅產品建設能耗。

我國住宅工業(yè)化建設還處于起步階段，與發(fā)達國家相比存在較大的差距。而在國內相比，深圳、沈陽、濟南已經建成為國內的住宅產業(yè)化的試點城市，相關產業(yè)鏈條基本形成，也建成很多試點工程。吉林省政府于2013年發(fā)布了《關于加快推進住宅產業(yè)化工作的指導意見》，指出吉林省住宅產業(yè)化工作發(fā)展目標，但目前仍屬于試點期。

工業(yè)化住宅的特點

1）從我國現(xiàn)在住宅產品生產方式來看，采用裝配式建筑建設方法要比傳統(tǒng)的建設方法快30%左右，特別適用于東北地區(qū)施工工期短的情況。

2）可以確保建設安全。在住宅設計建造過程中，有預先制作的樓梯、外墻等運到施工現(xiàn)場，需要進行鋼筋混凝土的搭接，并不是簡單地連接；在樓板內部貫穿有鋼筋，可以確保房屋結構十分穩(wěn)固。

3）采用裝配式住宅建造方法，構件的精度更高，能夠在最大程度上防止住宅出現(xiàn)墻體開裂、滲漏等傳統(tǒng)建造方式經常出現(xiàn)的問題質量通病，能夠確保房屋的整體安全。

4）在房屋使用過程中更加體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的理念，不僅能夠實現(xiàn)對能源的節(jié)省，同時有利于保護環(huán)境。如果房屋在使用中采用分戶計量，那么在相同的暖氣溫度下，室溫可以更高，實現(xiàn)對能源的節(jié)約。

5）在施工過程中對節(jié)能環(huán)保大有益處。通過工廠化生產和現(xiàn)場裝配施工，可以減少在施工過程中產生的廢物以及廢氣、廢水排放，同時能夠降低施工產生的噪音，也能夠降低對建設施工人員的需求。

6）工業(yè)化住宅可以將圍護與裝修合一，在工廠中一次性完成，或者在工廠里完成主要裝修工作，現(xiàn)場只作些簡單的涂刷即可，可減少“二次裝修”帶來的建筑垃圾和污染。

7）實現(xiàn)住宅的產業(yè)化生產，可以加快住宅生產企業(yè)的資金流轉速度，同時也縮短了住宅生產周期，提高了住宅上市速度，能夠有效緩解供不應求的局面，對于防止房價上升太快起到積極作用。

選擇工業(yè)化住宅的意義 我國目前的住宅建設中能源、原材料、土地資源消耗大大高于發(fā)達國家，對新的建筑材料的研發(fā)工作進展緩慢，資源能源消耗量大，并對人居環(huán)境造成不良影響。并且由于我國技術水平比較低，導致整體社會勞動生產率較低，只及發(fā)達國家的1/5或1/6，造成建筑成本高、住宅價格高、施工周期長、建筑質量水平難有統(tǒng)一保障。因此，推進工業(yè)化住宅的建設，是實現(xiàn)建筑領域節(jié)能減排的有效途徑。

工業(yè)化住宅的工藝流程

首先，根據(jù)建筑設計方案，將房屋進行構件拆分和設計。

其次，進行構配件工廠生產。構配件的工廠化生產不是簡單地將現(xiàn)場的工作移到工廠里進行，而是在工廠的生產線上，依靠大規(guī)模機器生產來進行，輔之以相應的技術人員、管理人員和操作技術工人。

再次，進行構配件的打包，并將生產的主體構配件（梁、板、柱、墻、結構單元、盒子間等）運輸?shù)浆F(xiàn)場。

最后，使用起重機械將構配件進行現(xiàn)場安裝，組裝完成后做好構件之間的連接處理等。

存在的問題 由于吉林省尚未形成相關產業(yè)鏈條，根據(jù)就近原則，筆者與沈陽兆寰現(xiàn)代建筑產業(yè)園有限公司和沈陽衛(wèi)德住宅工業(yè)化科技有限公司進行了聯(lián)系。這兩家公司已經在建筑工業(yè)化建設中有了深入的研究和實踐，并參與和建設了一些示范項目。經溝通了解后，采取這種建設方式，運輸費用較大；且建筑面積較小，構件生產的模具成本較大，導致建筑成本要高于采用傳統(tǒng)建設方式的成本。

2 輕鋼結構體系

輕鋼結構的定義 現(xiàn)代鋼結構體系由熱軋截面、焊接截面和冷彎薄壁型鋼截面構件組成。通常將鋼結構劃分為普通鋼結構和輕型鋼結構兩大類。輕型鋼結構體系的本質是“輕”，實現(xiàn)這一本質的條件是截面板件要“薄”，設計時必然要考慮板件局部失穩(wěn)后的極限強度。

輕鋼住宅結構體系的特點

1）能夠實現(xiàn)對功能空間的合理布置。由于鋼材結構硬度比較高，在進行設計時可以使用大開間布置方法，能夠對功能空間進行合理分割，更加靈活方便，有助于創(chuàng)造開放式住宅，同時也能夠建造出無梁無柱的活動空間；由于鋼材結構硬度比較高，可以減小梁柱等構件的界面，這在無形中就可以增加5%～7%的有效使用面積。

2）自重輕、抗震性能好。在相同的建筑面積的建筑樓層當中，輕鋼結構由于自重比較輕，能夠在工程建設的過程中降低勞動強度。同時由于鋼結構具有良好的延展性，致使鋼結構的抗震能力比較強，使房屋結構的安全性更佳。

3）施工方便、工期短。在進行建設過程中使用輕鋼結構構件，能夠迅速實現(xiàn)工廠化生產，加快施工進度。

4）綜合造價低。由于自重輕，基礎費用降低，總體用料減少，直接成本降低，建設工期短，間接費又可減少，因此綜合造價低。

5）原材料具有很高的再循環(huán)價值，有助于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

存在的問題 輕鋼結構多用于工業(yè)廠房，目前長春還沒有多層住宅的工程項目，僅在凈月區(qū)有一個擬建輕鋼結構別墅。針對建筑節(jié)能75%關鍵技術研究的示范工程，采用輕鋼結構需要重點考慮的是解決“冷橋”問題和能否實現(xiàn)75%建筑節(jié)能。

3 結論

考慮到本項目是為了進行建筑節(jié)能75%關鍵技術研究，針對以上兩種裝配式結構體系的特點，建議采用裝配式混凝土結構體系。從目前住宅產業(yè)的發(fā)展看，適合選用裝配式混凝土剪力墻結構體系。

參考文獻

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